直流喷嘴雾化特性试验研究

【作者】 李玲玉； 杨甲甲； 魏祥庚； 赵志新； 卞香港； 左有幸；

【机构】 西北工业大学燃烧、热结构与内流场重点实验室；

【摘要】 喷嘴是液体火箭发动机的重要组成部分,主要用于将燃料和氧化剂进行雾化掺混。液体燃料的雾化掺混程度直接影响着发动机的燃烧稳定性和燃烧效率,从而影响发动机的工作性能。本文以液体直流喷嘴为研究对象,以煤油为雾化介质,利用激光粒度仪测量雾化液滴的粒径大小和分布。针对三种孔径(?0.3、?0.4、?0.5)的液体直流喷嘴,进行了不同喷注压降、不同轴向距离下的冷流雾化实验研究。结果表明:随轴向距离的增加,由于液滴之间的蒸发、碰撞作用和气动力的影响,雾化液滴的索特尔平均直径(SMD)总体上呈现先增大后减小的趋势,但根据压降的不同有微小的差别。由于轴向距离越大,喷嘴二次雾化程度越完全,因此随轴向距离增加,三个喷嘴雾化粒径的差异逐渐缩小,在相同的喷注压降下,喷嘴直径越小,雾化液滴的SMD越小,雾化效果越好。对于同一直径的喷嘴,存在一个临界压降值,当喷注压降低于此值时,SMD随压降增加迅速降低;当压降高于此值时,随压降增加,雾化粒径缓慢降低,并逐渐趋于一个定值。在本文的试验中,三个喷嘴的极限粒径约为50μm,其临界压降随孔径增大逐渐增加。结合孔径和压降对雾化特性的影响,在进行直流喷嘴的设计时,应将喷注压降控制在临界值附近,这样在增强雾化效果的前提下可以尽量降低对供给系统的负担。更多还原